Análisis probabilístico para la estabilidad física de una presa de tierra. Caso de estudio: Represa Pallcca, provincia de Huamanga, Ayacucho

Abstract

Las presas de tierra son estructuras importantes debido a su uso de conservación y distribución de agua a comunidades cercanas, por ello el estudio de estabilidad física se vuelve un motivo de investigación significativo para prevenir fallas y garantizar seguridad. En este trabajo de investigación se desarrolla el análisis de estabilidad física de la represa de tierra Pallcca en el departamento de Ayacucho, donde a partir de los datos del informe de mecánica de suelos, se obtuvo la geometría de la represa, nivel de agua, estratigrafía y los valores promedio de los parámetros geotécnicos. El análisis de estabilidad se realizó a través del software ingenieril Slide Rocscience, mediante un análisis probabilístico de simulación Monte Carlo, permitiendo que se generen datos aleatorios de los parámetros y relacionarse entre sí, finalmente dando como resultado el factor de seguridad de la represa. Durante el análisis se consideraron 3 fases: fin de construcción, embalse lleno y descarga rápida. Asimismo, 3 situaciones de variabilidad de la desviación estándar de los parámetros: ±1, ±2.5 y ±5, así como 2 coeficientes sísmicos horizontales. Una vez procesada toda la información, se obtuvieron los factores de seguridad de la represa mediante los métodos de Spencer y Morgenstern-Price, y posteriormente comparados con lo que recomienda la normativa AASHTO LFRD. De la misma forma se obtuvieron los valores de índice de confiabilidad y probabilidad de falla. Los resultados indicaron una adecuada y regular estabilidad física de la represa en condición estática y pseudoestática, respectivamente.

Earth dams are important structures due to their use for conservation and distribution of water to nearby communities, therefore the study of physical stability becomes a significant reason for research to prevent failures and guarantee safety. In this research work, the physical stability analysis of the Pallcca earth dam in the department of Ayacucho is developed, where from the data the soil mechanics report, the geometry of the dam, water level, stratigraphy and the average values of the geotechnical parameters were obtained. The stability analysis was carried out through the engineering software Slide by Rocscience through a probabilistic analysis using Monte Carlo simulation, allowing random data of the parameters to be generated and related to each other, finally resulting in the safety factor of the dam. During the analysis, 3 phases were considered: end of construction, full reservoir and rapid discharge. Likewise, 3 situations of variability of the standard deviation of the parameters: ±1, ±2.5 and ±5, as well as 2 horizontal seismic coefficients. Once all information processed, the safety factors of the dam were obtained using Spencer and Morgenstern-Price methods, and subsequently compared with what the AASHTO LFRD regulations recommend. In the same way, the reliability index and probability of failure values were obtained. The results indicated adequate and regular physical stability of the dam in static and pseudostatic conditions, respectively.